浅析电子产品的环境应力筛选

环境应力筛选（Environmental Stress Screening，简称ESS）是依据产品的寿命曲线（浴缸理论）针对新制产品或修理品施加相当的环境与工作应力，从而检测和剔除产品工艺和电子元件所引起的早期故障。通常情况下都是PCBA电子产品或电子零件，如反覆开关机、偏压、压力、温度循环、振动等方法，让一些仅使用常规测试方法也无法检测到的有潜在早期故障的产品提前暴露出来，从而筛选出不良品，以达到保证产品品质目的。

在介绍环境应力筛选之前，小编先为大家讲解一下什么是PCBA电子产品的寿命曲线，即浴盆理论（如下图所示）。

PCBA电子产品的寿命曲线（浴缸理论）

从上图可以发现PCBA电子产品的失效故障率基本上可以被分成早期失效期（Infant mortalityperiod）、随机失效期（useful life period）、耗损失效期（wear-out period）等三大时期，从上图中可以看出早期失效期所呈现出的失效率从一开始就出现较高比率，然后再急速下降到平坦的偶然失效期，也就是说，电子产品在使用时的失效率很高，但随着工作时间的增加，失效率则迅速降低。造成这类失效的原因在于设计的可靠性与制造过程中的缺陷、还有零件之间的匹配可适性、加上产品运行后的负载跟外界环境磨合后所产生的不良。所以在产品运作初期这类匹配不当的瑕疵品会大量的出现。因此，电子产品需要在投入使用前进行试运转试验，以便及早发现和剔除不合格品。

而处于偶然失效期的产品则会受到外界环境的影响引发偶然失效，偶然失效行为占据主导，所以该阶段失效率近似为常数，且较稳定。在耗损失效期，是因为零组件老化和质量缺陷所引发，其失效会愈来愈严重，最后导致失效率随时间而大幅增加。而ESS（环境应力筛选）的目的就是透过模拟产品实际的使用环境与工作负载，将产品送到客户手中以前就提前度过浴缸理论中的早期失效期，让客户拿到产品后就可以享受到有用期的稳定品质，而这个产品实际使用环境与工作负载就是所谓的环境应力。

执行环境应力筛选测试项目与参数时应该依据零件或产品的特性来设计，原则上必须依照产品设定的使用条件来设计环境应力参数，最好配以长期的品质资料纪录佐证，切记不可以过度增加负载超出产品的能力，因为测试后的产品是要出货给客户使用的，过度的环境应力负载可能造成产品的内伤或提前老化，得不偿失。

依据过往的经验，一般整机PCBA电子产品的ESS测试项目为重复开关机、温度、振动等项目，温度参数必须考虑产品使用环境及材料特性，一般的工程塑胶材料不建议长期超过60C，否则容易脆化与变形，振动测试建议模拟车运、船运等振动频率与重力加速度。

其实，现在的电子工业设计及PCBA加工制造已经达到一定的水准，通过合理的MTBF与品质管控，一般商业用的电子零件几乎已经很少有早期失效期高失效率出现，所以这个ESS测试项目在一般的消费性不危及安全的商品上似乎已经渐渐消失。